Python教程(二十五):装饰器–函数的高级用法
myzbx 2025-09-03 05:28 65 浏览
今天您将学习什么
- 什么是装饰器以及如何创建装饰器
- 函数装饰器和类装饰器
- 带参数的装饰器
- 装饰器的实际应用
- 真实世界示例:日志记录、性能监控、缓存、权限验证
什么是装饰器?
装饰器是Python中的一种设计模式,它允许您在不修改原函数代码的情况下,为函数添加新的功能。装饰器本质上是一个函数,它接受一个函数作为参数,并返回一个新的函数。
装饰器的优势:
- 代码复用:相同的功能可以应用到多个函数
- 代码分离:核心逻辑和横切关注点分离
- 可读性:使用@语法使代码更清晰
- 灵活性:可以动态地添加或移除功能
1. 基本装饰器
简单装饰器
def timer_decorator(func):
"""计时装饰器"""
import time
def wrapper(*args, **kwargs):
start_time = time.time()
result = func(*args, **kwargs)
end_time = time.time()
print(f"{func.__name__} 执行时间:{end_time - start_time:.4f}秒")
return result
return wrapper
def log_decorator(func):
"""日志装饰器"""
def wrapper(*args, **kwargs):
print(f"调用函数:{func.__name__}")
print(f"参数:args={args}, kwargs={kwargs}")
result = func(*args, **kwargs)
print(f"返回值:{result}")
return result
return wrapper
# 使用装饰器
@timer_decorator
@log_decorator
def fibonacci(n):
"""计算斐波那契数列"""
if n <= 1:
return n
return fibonacci(n-1) + fibonacci(n-2)
# 等价于:
# fibonacci = timer_decorator(log_decorator(fibonacci))
# 测试装饰器
print("计算斐波那契数列第5项:")
result = fibonacci(5)
print(f"结果:{result}")保留函数元信息
from functools import wraps
def preserve_metadata(func):
"""保留函数元信息的装饰器"""
@wraps(func) # 保留原函数的元信息
def wrapper(*args, **kwargs):
print(f"调用函数:{func.__name__}")
return func(*args, **kwargs)
return wrapper
@preserve_metadata
def greet(name):
"""问候函数"""
return f"你好,{name}!"
# 测试元信息保留
print(f"函数名:{greet.__name__}")
print(f"函数文档:{greet.__doc__}")
print(f"函数调用:{greet('张三')}")2. 带参数的装饰器
装饰器工厂
def repeat(times):
"""重复执行装饰器"""
def decorator(func):
@wraps(func)
def wrapper(*args, **kwargs):
for i in range(times):
print(f"第{i+1}次执行:")
result = func(*args, **kwargs)
return result
return wrapper
return decorator
def retry(max_attempts=3, delay=1):
"""重试装饰器"""
import time
def decorator(func):
@wraps(func)
def wrapper(*args, **kwargs):
for attempt in range(max_attempts):
try:
return func(*args, **kwargs)
except Exception as e:
if attempt == max_attempts - 1:
print(f"最终失败:{e}")
raise
print(f"第{attempt + 1}次尝试失败:{e},{delay}秒后重试...")
time.sleep(delay)
return wrapper
return decorator
@repeat(3)
def say_hello(name):
"""问候函数"""
print(f"你好,{name}!")
return "问候完成"
@retry(max_attempts=3, delay=1)
def risky_function():
"""有风险的函数"""
import random
if random.random() < 0.7:
raise ValueError("随机错误")
return "成功!"
# 测试带参数的装饰器
print("=== 重复执行装饰器 ===")
say_hello("李四")
print("\n=== 重试装饰器 ===")
try:
result = risky_function()
print(f"结果:{result}")
except Exception as e:
print(f"最终失败:{e}")真实世界示例1:性能监控装饰器
import time
import functools
from collections import defaultdict
class PerformanceMonitor:
"""性能监控器"""
def __init__(self):
self.stats = defaultdict(list)
def monitor(self, func):
"""性能监控装饰器"""
@functools.wraps(func)
def wrapper(*args, **kwargs):
start_time = time.time()
start_memory = self._get_memory_usage()
try:
result = func(*args, **kwargs)
success = True
except Exception as e:
result = None
success = False
raise
finally:
end_time = time.time()
end_memory = self._get_memory_usage()
execution_time = end_time - start_time
memory_used = end_memory - start_memory
self.stats[func.__name__].append({
'execution_time': execution_time,
'memory_used': memory_used,
'success': success,
'timestamp': time.time()
})
return result
return wrapper
def _get_memory_usage(self):
"""获取内存使用量(简化版)"""
import psutil
try:
return psutil.Process().memory_info().rss / 1024 / 1024 # MB
except ImportError:
return 0
def get_stats(self, func_name=None):
"""获取统计信息"""
if func_name:
return self.stats.get(func_name, [])
return dict(self.stats)
def print_summary(self):
"""打印统计摘要"""
print("性能监控摘要:")
for func_name, calls in self.stats.items():
if calls:
times = [call['execution_time'] for call in calls]
memories = [call['memory_used'] for call in calls]
success_count = sum(1 for call in calls if call['success'])
print(f"\n{func_name}:")
print(f" 调用次数:{len(calls)}")
print(f" 成功次数:{success_count}")
print(f" 平均执行时间:{sum(times)/len(times):.4f}秒")
print(f" 最大执行时间:{max(times):.4f}秒")
print(f" 平均内存使用:{sum(memories)/len(memories):.2f}MB")
# 创建性能监控器实例
monitor = PerformanceMonitor()
@monitor.monitor
def slow_function():
"""慢函数"""
time.sleep(0.1)
return "完成"
@monitor.monitor
def fast_function():
"""快函数"""
return "快速完成"
@monitor.monitor
def error_function():
"""会出错的函数"""
raise ValueError("测试错误")
# 测试性能监控
print("=== 性能监控测试 ===")
for i in range(5):
slow_function()
fast_function()
try:
error_function()
except:
pass
# 打印统计信息
monitor.print_summary()真实世界示例2:缓存装饰器
import functools
import time
from collections import OrderedDict
class LRUCache:
"""LRU缓存装饰器"""
def __init__(self, max_size=128, ttl=None):
self.max_size = max_size
self.ttl = ttl # 生存时间(秒)
self.cache = OrderedDict()
def __call__(self, func):
@functools.wraps(func)
def wrapper(*args, **kwargs):
# 创建缓存键
key = self._make_key(args, kwargs)
# 检查缓存
if key in self.cache:
value, timestamp = self.cache[key]
# 检查TTL
if self.ttl is None or time.time() - timestamp < self.ttl:
# 移动到末尾(最近使用)
self.cache.move_to_end(key)
print(f"缓存命中:{func.__name__}")
return value
else:
# 过期,删除
del self.cache[key]
# 计算新值
result = func(*args, **kwargs)
# 存储到缓存
self.cache[key] = (result, time.time())
# 如果缓存满了,删除最旧的
if len(self.cache) > self.max_size:
self.cache.popitem(last=False)
print(f"缓存未命中:{func.__name__}")
return result
return wrapper
def _make_key(self, args, kwargs):
"""创建缓存键"""
# 简化版:使用字符串表示
key_parts = [str(arg) for arg in args]
key_parts.extend(f"{k}={v}" for k, v in sorted(kwargs.items()))
return "|".join(key_parts)
def clear(self):
"""清空缓存"""
self.cache.clear()
def get_stats(self):
"""获取缓存统计"""
return {
'size': len(self.cache),
'max_size': self.max_size,
'keys': list(self.cache.keys())
}
# 使用LRU缓存
@LRUCache(max_size=10, ttl=60)
def fibonacci_cached(n):
"""带缓存的斐波那契函数"""
if n <= 1:
return n
return fibonacci_cached(n-1) + fibonacci_cached(n-2)
@LRUCache(max_size=5)
def expensive_calculation(x, y):
"""昂贵的计算"""
time.sleep(0.1) # 模拟耗时计算
return x * y + x + y
# 测试缓存
print("=== 缓存测试 ===")
print("计算斐波那契数列:")
for i in range(10):
result = fibonacci_cached(i)
print(f"fibonacci({i}) = {result}")
print("\n昂贵计算测试:")
for i in range(3):
for j in range(3):
result = expensive_calculation(i, j)
print(f"calc({i}, {j}) = {result}")
# 获取缓存统计
cache_decorator = fibonacci_cached.__closure__[0].cell_contents
print(f"\n缓存统计:{cache_decorator.get_stats()}")真实世界示例3:权限验证装饰器
from functools import wraps
from enum import Enum
class Permission(Enum):
"""权限枚举"""
READ = "read"
WRITE = "write"
DELETE = "delete"
ADMIN = "admin"
class User:
"""用户类"""
def __init__(self, username, permissions=None):
self.username = username
self.permissions = permissions or []
def has_permission(self, permission):
"""检查是否有指定权限"""
return permission in self.permissions or Permission.ADMIN in self.permissions
class PermissionDecorator:
"""权限验证装饰器"""
def __init__(self, required_permission):
self.required_permission = required_permission
def __call__(self, func):
@wraps(func)
def wrapper(user, *args, **kwargs):
if not isinstance(user, User):
raise ValueError("第一个参数必须是User对象")
if not user.has_permission(self.required_permission):
raise PermissionError(
f"用户 {user.username} 没有 {self.required_permission.value} 权限"
)
print(f"用户 {user.username} 执行 {func.__name__}")
return func(user, *args, **kwargs)
return wrapper
class FileManager:
"""文件管理器"""
@PermissionDecorator(Permission.READ)
def read_file(self, user, filename):
"""读取文件"""
return f"读取文件:{filename}"
@PermissionDecorator(Permission.WRITE)
def write_file(self, user, filename, content):
"""写入文件"""
return f"写入文件:{filename},内容:{content}"
@PermissionDecorator(Permission.DELETE)
def delete_file(self, user, filename):
"""删除文件"""
return f"删除文件:{filename}"
@PermissionDecorator(Permission.ADMIN)
def system_info(self, user):
"""系统信息(管理员权限)"""
return "系统信息:正常运行"
# 创建用户
admin_user = User("admin", [Permission.ADMIN])
editor_user = User("editor", [Permission.READ, Permission.WRITE])
reader_user = User("reader", [Permission.READ])
# 创建文件管理器
file_manager = FileManager()
# 测试权限验证
print("=== 权限验证测试 ===")
# 管理员测试
print("\n管理员操作:")
try:
print(file_manager.read_file(admin_user, "test.txt"))
print(file_manager.write_file(admin_user, "test.txt", "Hello"))
print(file_manager.delete_file(admin_user, "test.txt"))
print(file_manager.system_info(admin_user))
except Exception as e:
print(f"错误:{e}")
# 编辑者测试
print("\n编辑者操作:")
try:
print(file_manager.read_file(editor_user, "test.txt"))
print(file_manager.write_file(editor_user, "test.txt", "Hello"))
try:
print(file_manager.delete_file(editor_user, "test.txt"))
except PermissionError as e:
print(f"权限不足:{e}")
try:
print(file_manager.system_info(editor_user))
except PermissionError as e:
print(f"权限不足:{e}")
except Exception as e:
print(f"错误:{e}")
# 读者测试
print("\n读者操作:")
try:
print(file_manager.read_file(reader_user, "test.txt"))
try:
print(file_manager.write_file(reader_user, "test.txt", "Hello"))
except PermissionError as e:
print(f"权限不足:{e}")
try:
print(file_manager.delete_file(reader_user, "test.txt"))
except PermissionError as e:
print(f"权限不足:{e}")
try:
print(file_manager.system_info(reader_user))
except PermissionError as e:
print(f"权限不足:{e}")
except Exception as e:
print(f"错误:{e}")装饰器的最佳实践
推荐做法:
- 使用functools.wraps保留函数元信息
- 保持装饰器的简单性和可读性
- 合理使用装饰器参数
- 考虑装饰器的执行顺序
避免的做法:
- 创建过于复杂的装饰器
- 忽略函数元信息的保留
- 在装饰器中产生副作用
- 过度使用装饰器
高级装饰器特性
类装饰器
class Singleton:
"""单例装饰器"""
def __init__(self, cls):
self.cls = cls
self.instance = None
def __call__(self, *args, **kwargs):
if self.instance is None:
self.instance = self.cls(*args, **kwargs)
return self.instance
@Singleton
class Database:
"""数据库连接类"""
def __init__(self):
print("创建数据库连接...")
self.connection = "数据库连接"
def query(self, sql):
return f"执行查询:{sql}"
# 测试单例装饰器
db1 = Database()
db2 = Database()
print(f"db1 is db2: {db1 is db2}") # True装饰器链
def bold(func):
"""加粗装饰器"""
@wraps(func)
def wrapper(*args, **kwargs):
return f"**{func(*args, **kwargs)}**"
return wrapper
def italic(func):
"""斜体装饰器"""
@wraps(func)
def wrapper(*args, **kwargs):
return f"*{func(*args, **kwargs)}*"
return wrapper
@bold
@italic
def greet(name):
"""问候函数"""
return f"你好,{name}!"
# 测试装饰器链
print(greet("世界")) # **你好,世界!**相关推荐
- 如何设计一个优秀的电子商务产品详情页
-
加入人人都是产品经理【起点学院】产品经理实战训练营,BAT产品总监手把手带你学产品电子商务网站的产品详情页面无疑是设计师和开发人员关注的最重要的网页之一。产品详情页面是客户作出“加入购物车”决定的页面...
- 怎么在JS中使用Ajax进行异步请求?
-
大家好,今天我来分享一项JavaScript的实战技巧,即如何在JS中使用Ajax进行异步请求,让你的网页速度瞬间提升。Ajax是一种在不刷新整个网页的情况下与服务器进行数据交互的技术,可以实现异步加...
- 中小企业如何组建,管理团队_中小企业应当如何开展组织结构设计变革
-
前言写了太多关于产品的东西觉得应该换换口味.从码农到架构师,从前端到平面再到UI、UE,最后走向了产品这条不归路,其实以前一直再给你们讲.产品经理跟项目经理区别没有特别大,两个岗位之间有很...
- 前端监控 SDK 开发分享_前端监控系统 开源
-
一、前言随着前端的发展和被重视,慢慢的行业内对于前端监控系统的重视程度也在增加。这里不对为什么需要监控再做解释。那我们先直接说说需求。对于中小型公司来说,可以直接使用三方的监控,比如自己搭建一套免费的...
- Ajax 会被 fetch 取代吗?Axios 怎么办?
-
大家好,很高兴又见面了,我是"高级前端进阶",由我带着大家一起关注前端前沿、深入前端底层技术,大家一起进步,也欢迎大家关注、点赞、收藏、转发!今天给大家带来的主题是ajax、fetch...
- 前端面试题《AJAX》_前端面试ajax考点汇总
-
1.什么是ajax?ajax作用是什么?AJAX=异步JavaScript和XML。AJAX是一种用于创建快速动态网页的技术。通过在后台与服务器进行少量数据交换,AJAX可以使网页实...
- Ajax 详细介绍_ajax
-
1、ajax是什么?asynchronousjavascriptandxml:异步的javascript和xml。ajax是用来改善用户体验的一种技术,其本质是利用浏览器内置的一个特殊的...
- 6款可替代dreamweaver的工具_替代powerdesigner的工具
-
dreamweaver对一个web前端工作者来说,再熟悉不过了,像我07年接触web前端开发就是用的dreamweaver,一直用到现在,身边的朋友有跟我推荐过各种更好用的可替代dreamweaver...
- 我敢保证,全网没有再比这更详细的Java知识点总结了,送你啊
-
接下来你看到的将是全网最详细的Java知识点总结,全文分为三大部分:Java基础、Java框架、Java+云数据小编将为大家仔细讲解每大部分里面的详细知识点,别眨眼,从小白到大佬、零基础到精通,你绝...
- 福斯《死侍》发布新剧照 "小贱贱"韦德被改造前造型曝光
-
时光网讯福斯出品的科幻片《死侍》今天发布新剧照,其中一张是较为罕见的死侍在被改造之前的剧照,其余两张剧照都是死侍在执行任务中的状态。据外媒推测,片方此时发布剧照,预计是为了给不久之后影片发布首款正式预...
- 2021年超详细的java学习路线总结—纯干货分享
-
本文整理了java开发的学习路线和相关的学习资源,非常适合零基础入门java的同学,希望大家在学习的时候,能够节省时间。纯干货,良心推荐!第一阶段:Java基础重点知识点:数据类型、核心语法、面向对象...
- 不用海淘,真黑五来到你身边:亚马逊15件热卖爆款推荐!
-
Fujifilm富士instaxMini8小黄人拍立得相机(黄色/蓝色)扫二维码进入购物页面黑五是入手一个轻巧可爱的拍立得相机的好时机,此款是mini8的小黄人特别版,除了颜色涂装成小黄人...
- 2025 年 Python 爬虫四大前沿技术:从异步到 AI
-
作为互联网大厂的后端Python爬虫开发,你是否也曾遇到过这些痛点:面对海量目标URL,单线程爬虫爬取一周还没完成任务;动态渲染的SPA页面,requests库返回的全是空白代码;好不容易...
- 最贱超级英雄《死侍》来了!_死侍超燃
-
死侍Deadpool(2016)导演:蒂姆·米勒编剧:略特·里斯/保罗·沃尼克主演:瑞恩·雷诺兹/莫蕾娜·巴卡林/吉娜·卡拉诺/艾德·斯克林/T·J·米勒类型:动作/...
- 停止javascript的ajax请求,取消axios请求,取消reactfetch请求
-
一、Ajax原生里可以通过XMLHttpRequest对象上的abort方法来中断ajax。注意abort方法不能阻止向服务器发送请求,只能停止当前ajax请求。停止javascript的ajax请求...
- 一周热门
- 最近发表
- 标签列表
-
- HTML 简介 (30)
- HTML 响应式设计 (31)
- HTML URL 编码 (32)
- HTML Web 服务器 (31)
- HTML 表单属性 (32)
- HTML 音频 (31)
- HTML5 支持 (33)
- HTML API (36)
- HTML 总结 (32)
- HTML 全局属性 (32)
- HTML 事件 (31)
- HTML 画布 (32)
- HTTP 方法 (30)
- 键盘快捷键 (30)
- CSS 语法 (35)
- CSS 轮廓宽度 (31)
- CSS 谷歌字体 (33)
- CSS 链接 (31)
- CSS 定位 (31)
- CSS 图片库 (32)
- CSS 图像精灵 (31)
- SVG 文本 (32)
- 时钟启动 (33)
- HTML 游戏 (34)
- JS Loop For (32)
